隨著城市化的發展，城市生態系統對外來營養氮素的依賴度增大，驅動著人為活化氮大量生產，影響著氮循環，由此導致的環境問題已威脅到人類健康與生命安全，越來越多的人認為其是繼生物多樣性減少和變暖之后的第三大環境問題.城市生態系統代謝嚴重依賴外部物質和能量，其所需要的物質能量為其他自然生態系統的10~100倍，故其高氮輸入導致城市成為氮研究的熱點.城市生態系統氮污染物排放主要有廢物、廢氣、廢水3種主要形式.其中，城市污水排放量隨著城市化呈逐年遞增趨勢，污水處理過程導致的氮污染物排放成為城市生態系統氮污染的主要來源，污水處理過程中還會向環境中輸出含氮污染物，包括溫室氣體、處理尾水及剩余污泥，這些輸出產物在一定程度上削弱了污水處理的環境效益.
目前，國內外有關氮污染輸出的研究大都集中在流域、大氣沉降及溝渠的污染性氮元素輸出方面，在涉及城市污水處理過程中導致的氮污染輸出的生態環境效應方面上的研究很少，以往有關污水氮污染防治的研究主要集中在工程方面.從代謝系統層面上分析城市污水氮污染輸出的動態變化并探討此氮污染物的可能來源，有助于理解城市化過程中污染性氮素的循環過程，可為城市低氮管理提供理論支撐.本研究以污水流為主線，以污水處理廠的地理范圍為邊界，忽略其內部復雜的氮去除工藝，將其視為灰箱.輸入項為城市雨污合流管輸送到處理廠的污水中夾帶的氮素，輸出項主要包括污水處理過程中排放到大氣、水和土壤等環境介質的含氮污染物質.在污水處理過程中，這類污染性氮素的輸入、處理與輸出過程可視為城市區域小尺度氮代謝過程，此過程所造成的環境影響可視為其產生的廢物、廢水及廢氣等含氮污染物直接排向環境的活化氮量總和，本文將污水氮污染排放簡化為污水處理過程中排向環境的污染性氮量的總和.在處理過程中原污水內的氮素主要有以下幾個去向：反硝化為氮氣(N2)和*(N2O)、流失到地表水、滲透到地下水及中水回用，往往其輸出氮總通量略低于輸入通量，部分氮沉積到系統的活性淤泥中.其中，N2O作為主要溫室氣體，Khalil教授曾對N2O產生源進行了匯總計算，估算出污水處理過程中N2O排放量占總釋放量的2.5%~25%.此外，北京市污泥處理方式主要為堆置，殘留在污泥中的氮素大部分將滲透到土壤和地下水中，易造成二次污染，本文統視污泥中的氮素全部排向環境.同時，探討污水中的氮素來源可以為從源頭上減少氮污染物提供參考，從而減少污水處理過程中的氮污染排放.目前，研究較多的是利用穩定性同位素示蹤技術來示蹤污染源.目前，國內較多利用自然水體NO3--N 的δ15N值和懸浮有機質的δ15N值來示蹤氮的來源，而城市污水氮來源溯蹤方面的研究缺乏.相比之下，國內關于水體NH4+-N的δ15N值的研究較少，而涉及多種氮污染源的NO3--N 的δ15N值范圍的研究較多.鑒于此，本研究利用城市污水中硝酸鹽的δ15N值，來探討城市污水氮的潛在可能來源.
